prima slujbă a lui Charles Proteus Steinmetz după sosirea în America a fost să investigheze problemele întâmpinate în proiectarea versiunii de curent alternativ a motorului de comutare periat. Situația a fost atât de rea încât motoarele nu au putut fi proiectate înainte de construcția efectivă.

succesul sau eșecul unui design motor nu este cunoscut până când nu este construit și testat efectiv. El a formulat legile histerezisului magnetic în găsirea unei soluții. Histerezisul este o întârziere a intensității câmpului magnetic în comparație cu forța de magnetizare. Aceasta produce o pierdere care nu este prezentă în magnetica DC.

aliajele cu histerezis scăzut și ruperea aliajului în laminări izolate subțiri au făcut posibilă proiectarea cu precizie a motoarelor de comutare AC înainte de construire.

motoarele cu comutator de curent alternativ, precum motoarele de curent continuu comparabile, au un cuplu de pornire mai mare și o viteză mai mare decât motoarele cu inducție de curent alternativ.

motorul de serie funcționează mult peste viteza sincronă a unui motor de curent alternativ convențional. Motoarele comutatoare de curent alternativ pot fi monofazate sau polifazate. Versiunea monofazată AC suferă o pulsație a cuplului de frecvență dublă, care nu este prezentă în motorul polifazic.deoarece un motor de comutare poate funcționa la o viteză mult mai mare decât un motor de inducție, acesta poate produce mai multă putere decât un motor de inducție de dimensiuni similare. Cu toate acestea, motoarele comutatorului nu sunt la fel de lipsite de întreținere ca motoarele cu inducție, datorită uzurii periei și comutatorului.

motor de serie monofazat

dacă un motor de serie DC echipat cu un câmp laminat este conectat la AC, reactanța întârziată a bobinei de câmp va reduce considerabil curentul de câmp. În timp ce un astfel de motor se va roti, operația este marginală.

la pornire, înfășurările armăturii conectate la segmentele comutatorului scurtcircuitate de perii arată ca transformatoarele scurtcircuitate către câmp. Acest lucru are ca rezultat un arc considerabil și scânteiere la perii pe măsură ce armătura începe să se întoarcă.

aceasta este mai puțin o problemă pe măsură ce crește viteza, care împărtășește Arcul și Scânteia între segmentele comutatorului reactanța întârziată și periile de arc sunt tolerabile numai în motoarele de curent alternativ din seria foarte mică, necompensate, operate la viteză mare. Motoarele de curent alternativ de serie mai mici decât burghiele manuale și mixerele de bucătărie pot fi necompensate. (Figura de mai jos)

motor de curent alternativ din seria necompensată

motor de serie compensat

Arcul și scânteia sunt atenuate prin plasarea unei înfășurări compensatoare a statorului în serie cu armătura poziționată astfel încât forța sa magnetomotoare (mmf) să anuleze armatura ac mmf.

un spațiu de aer mai mic al motorului și mai puține viraje de câmp reduc reactanța întârziată în serie, armătura îmbunătățind factorul de putere. Toate motoarele de comutare AC, cu excepția celor foarte mici, folosesc înfășurări compensatoare. Motoarele la fel de mari ca cele folosite într-un mixer de bucătărie sau mai mari folosesc înfășurări statorice compensate.

motor de curent alternativ cu serie compensată

motor Universal

este posibil să se proiecteze motoare universale mici (sub 300 wați) care funcționează fie de la curent continuu, fie de la curent alternativ. Motoarele universale foarte mici pot fi necompensate. Motoarele universale cu viteză mai mare utilizează o înfășurare compensatoare.

un motor va funcționa mai lent pe AC decât DC datorită reactanței întâlnite cu AC. Cu toate acestea, vârfurile undelor sinusoidale saturează calea magnetică reducând fluxul total sub valoarea DC, crescând viteza motorului „serie”.astfel, efectele de compensare au ca rezultat o viteză aproape constantă de la DC la 60 Hz. Aparatele cu linie mică, cum ar fi burghie, aspiratoare și mixere, care necesită 3000 până la 10.000 rpm folosesc motoare universale.cu toate acestea, dezvoltarea redresoarelor în stare solidă și a magneților permanenți ieftini face ca motorul cu magnet permanent DC să fie o alternativă viabilă.

Motor de repulsie

un motor de repulsie constă dintr-un câmp conectat direct la tensiunea liniei de curent alternativ și o pereche de perii scurtcircuitate compensate cu 15-25 de la axa câmpului. Câmpul induce un flux de curent în armătura scurtcircuitată al cărei câmp magnetic se opune celui al bobinelor de câmp.

viteza poate fi controlată prin rotirea periilor în raport cu axa câmpului. Acest motor are o comutare superioară sub viteza sincronă, o comutare inferioară peste viteza sincronă. Curentul de pornire scăzut produce un cuplu de pornire ridicat.

motor de curent alternativ de repulsie

Motor de inducție de pornire de repulsie

când un motor de inducție acționează o sarcină de pornire dificilă ca un compresor, cuplul de pornire ridicat al motorului de repulsie poate fi pus în funcțiune. Înfășurările rotorului motorului de inducție sunt scoase la segmentele comutatorului pentru pornire cu o pereche de perii scurtcircuitate.

la o viteză apropiată de rulare, un comutator centrifugal scurtează toate segmentele comutatorului, dând efectul unui rotor cu cușcă de veveriță. Periile pot fi, de asemenea, ridicate pentru a prelungi durata de viață a periei. Cuplul de pornire este de 300% până la 600% din valoarea maximă a vitezei, comparativ cu sub 200% pentru un motor cu inducție pură.

rezumat: motoare de comutare AC

• motorul de serie monofazat este o încercare de a construi un motor ca un motor de comutare DC. Motorul rezultat este practic doar în cele mai mici dimensiuni.
• adăugarea unei înfășurări compensatoare produce motorul de serie compensat, depășind scânteia excesivă a comutatorului. Majoritatea motoarelor de comutare AC sunt de acest tip. La viteză mare, acest motor oferă mai multă putere decât un motor de inducție de aceeași dimensiune, dar nu este fără întreținere.
• este posibil să se producă motoare de aparate mici alimentate fie de curent alternativ, fie de curent continuu. Acest lucru este cunoscut ca un motor universal.
• linia de curent alternativ este conectată direct la statorul unui motor de repulsie cu comutatorul scurtcircuitat de perii.
• periile scurtcircuitate retractabile pot porni un motor de inducție cu rotor înfășurat. Acest lucru este cunoscut sub numele de motor de inducție de pornire a repulsiei.